电子镇流器电磁兼容性技术方案探讨

摘要：照明电器电磁兼容（EMC）问题，日益受到世界各国的高度重视，我国已将该项目作强制性认证要求（3C认证），但目前照明电器行业在执行上却相对缺乏全面性共识，特别是在如何解决电子镇流器电磁兼容性（EMC）问题上，尚无成熟可靠的技术措施，现状堪忧。本文谨就此提出一种用于电子镇流器的技术解决方案和EMC厚膜集成电路（已申请专利），供照明科研设计人员探讨和供照明电器生产企业直接采用。

关键词：电磁兼容（EMC）、辐射干扰（RFI）、传导干扰、差（DM）、共模（CM）、滤波器、无源功率因数校正电路（PPFC）、高频泵、厚膜集成电路（IC）、照明灯具、接地。 

1、前言

电子镇流器按输入整流滤波电路的不同，目前可归纳为三种类型即：低功率因数电路（NPFC）、无源功率因数校正电路（PPFC）和有源功率因数校正电路（APFC）。事实上无论何种电路类型，由于设计采用的主要技术与开关式（SMPS）电路基本相近，因此将不可避免的产生 各类电磁干扰（EMI）。依据目前照明领域宏观技术标准要求和实际的技术水准现状，相对照明电器行业而言，当务之急，既非仅是普及电子镇流器电磁干扰（EMI）的基本概念和基础理论，也非论述电磁干扰（EMI）对电气环境所造成的危害，而是需要实在的检测手段和具体技术措施。基于此，本文谨提出一种应用于电子镇流器的实用、高可靠、低成本并且兼容性广的技术方案和EMC厚膜集成电路（已申请专利）。

2、电子镇流器电磁兼容性的特征

2.1 传导干扰（conducted）
电子镇流器的传导干扰主要在“电源输入线”和“大地”之间产生。这种干扰有两种类型即差模（DM）与共模（CM）；差模（DM）信号以骚扰电压的形式出现在“电源输入线”之间，而与“地”无关，共模（CM）干扰电压则在“电源输入线”与“大地”中间产生，共模信号电流从干扰源出发，通过分布电容入地，沿地线传播，再经每一电源线返回。传导干扰的主要特征集中在“路”上。相对而言，差模（DM）信号较共模（CM）信号容易控制些。

2.2 辐射干扰（RFI）
电子镇流器电路电流，通过自身磁场、电场或输入、输出导线及负载（灯管）与周边电子、电器设备间以电磁波传播形式而形成的骚扰称为辐射干扰(RFI)。辐射干扰的主要特征体现在“场”上。

2.3 输入电流谐波畸变
低功率因数电路（NPFC）或功率因数校正电路处置不当的电子镇流器其输入电流将产生严重谐波畸变，这种畸变同辐射干扰（RFI）一样被认为是电源的污染，在解决电子镇流器EMI的同时必须同步兼顾处置，使之符合相关标准要求。

3、电子镇流器电磁兼容性的一般技术方案

3.1 辐射干扰的技术方案
电子镇流器虽然自身产生辐射干扰，并且输出导线和灯管也产生辐射电磁干扰，但可以通过将电子镇流器装进具有接 " 地 " 点的金属外壳，连同灯具金属壳体可靠接地的方法解决。一般说来，这种辐射电磁干扰对调幅（AM）无线电设施，例如收音机和调幅发射/接收设备影响较大，但由于灯具通常都安装在较高位置，因此在有效解决好传导干扰的基础上，辐射干扰对电子镇流器和照明灯具而言，不是解决EMI主要技术难点。需要补充说明的一点是，美国联邦通讯委员会（FCC）将电子镇流器的EMI分为“A”级（class A）和“B”级（class B），前者适用于工厂企业、商业和户外；后者适用于办公、住宅和家庭。由于办公、住宅和家庭的照明电器可能距其它电子、电器装置较近，因之更容易产生干扰，故“B”级比“A”级的电磁干扰限制更为严格（要求在EMC测试波形图表允许值的兰线以下）。

3.2 传导干扰的技术方案
探讨电子镇流器电磁兼容性（EMC）技术方案的本质，实际就是探讨差模（DM）和共模（CM）传导干扰的抑制方法，更具体地说就是“滤波器”的设计。滤波器技术方案是抑制传导干扰最有效和最经济的手段，由于传导干扰在电源输入接口处最为严重，故EMI滤波器均插入到电子镇流器的电源输入端和整流电路之间（见图1）。

3.3 电流谐波畸变的技术方案
如何提高电子镇流器的功率因数和改善输入电流谐波畸变，国内外均有大量专著介绍，积累了相当丰富的成功经验和推出了不少成熟电路，在此不予赘述。需要提出的是，电子镇流器特别是采用PPFC的电子镇流器，当插入EMI滤波器网络后，可能会在输入电流谐波总量（THD），输入功率因数（PF）和灯电流波峰比（CF）等技术指标上造成一定影响，甚至是负面影响。

3.4 EMI传导干扰滤波器
目前普遍采用的EMI滤波器有“L”型（一电感加一电容）、“T”型（二电感加一电容）、“π”型（一电感加二电容）和双“π”型（共轭电感加二电容）等，典型的双“π”型和复合型EMI滤波器电路分别如图1（a）（b）所示。

关于经典EMI滤滤器的工作原理、设计和参数选择，请参阅相关文献，但有一点应特别注意，EMI滤波器所用滤波电容（C1、C2）由于要长期、连续地承受电源电压的作用，故宜使用“χ”级或“Y”级电容（方形电容），接“地”电容（C3、C4）在故障情况下，将流过一定量的“地”电流，并且在电子镇流器耐压测试时外壳接“地”点与“电源输入线”间应能承受“2倍电源电压加500V、20mA 历时1分钟”而不击穿的试验。因此应特别注意其耐压和质量。